[发明专利]一种海底温度探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种海底温度探测系统。

背景技术

海洋占全球总面积的四分之三，与人类的生存环境息息相关，海水温度作为重要的海洋水温参数，在海洋监测、国防建设和科学研究中都具有特别的意义，为此人们设计了各种形式的海水温度测量仪器。目前，获取海水温度信息的手段多种多样，如卫星、飞机、船舶、浮标、岸基监测站、海上固定平台、志愿船等等。海洋温度测量对于其他海底仪器布置、研究环境的调研等都起着很重要的作用。现有的海水温度测量装置体积大、成本高、不便于携带。长距离传输信号畸变大，抗干扰性差。线缆抗腐蚀性差，元器件长时间在恶劣环境下容易老化、损坏，系统的可靠性较差。因此，有必要设计一种海底温度探测系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种海底温度探测系统，该海底温度探测系统易于实施，测温精度高，抗干扰性能好。

发明的技术解决方案如下：

一种海底温度探测系统，包括电源、主机和水下温度传感器阵列；

所述的水下温度传感器阵列包括至于海水中的多个数字型温度传感器；各数字型温度传感器位于不同的深度；

主机采用单总线三线制方式与水下温度传感器阵列连接；单总线三线制方式是指主机与水下温度传感器阵列采用总线通信，该纵线具有三条导线，分别是数据线DATA、电源线VDD和地线GND；数字型温度传感器从总线上的电源线VDD获取工作电源；

主机通过总线发出命令启动水下温度传感器开始测温，以及通过总线读取水下温度传感器采集的温度数据，实现不同深度的海底温度探测。

所述的水下温度传感器阵列包括16个数字型温度传感器DS18B20，每一个数字型温度传感器DS18B20具有唯一的序列号；16个数字型温度传感器依次布置在0至100米水深的区段；在前50米段，每5米设置一个水下温度传感器，在后50米端即下段，每10米设置一个水下温度传感器。

所述的电源为5V干电池，所述的主机中集成有STM32F103RC芯片。

数据线DATA的端口通过5.0KΩ上拉电阻接STM32F103RC芯片输出3.3V电源。【从而令单总线上挂载的DS18B20数量能够更多，不会因为传感器数量问题而导致供电电压不足】

总线采用集成有三条导线的线缆，该线缆中设有作为加强筋的钢丝；线缆的外层为硅胶层【使用钢丝抗拉并缠裹一层屏蔽网络确保信号传输，外面需要将线缆套上一层绝缘性和防水性好的硅胶线层。】

主机的数据采集方式有两种：

(1)采集单个水下温度传感器的温度数据；

当主机需要对众多在线的水下温度传感器中的某一个进行操作时，首先要对基于DS18B20的48位序列号对该温度传感器发出匹配ROM命令(55H)，之后针对该DS18B20的进行操作，包括启动DS18B20并从该DS18B20读取温度数据；

(2)采集所有水下温度传感器的温度数据。

在DS18B20组成的测温系统中，主机在发出跳过ROM命令之后再发出统一的温度转换启动码44H就可以实现所有DS18B20的统一转换，再经过1s后，逐一读取各DS18B20输出的温度数据，从而得到所有DS18B20的温度数据；完成不同深度海水温度的测量。

所述的海底温度探测系统还包括与主机连接的显示器【用于显示系统当前状态，以及实时显示采集的温度数据】。

本发明使用外接电池供电，并使用低功耗微处理控制芯片STM32搭载数字温度传感器DS18B20。传感器最大所需电流只有1mA。100米长距离传输，为确保传输数据畸变小必须使用数字温度传感器。

STM32最小系统由STM32F103RC芯片、JTA6电源、指示灯、复位电路以及5MHz晶振组成。

本发明以STM32F103系列微控芯片为基础，搭建STM32最小系统，搭配TFT3.0数码液晶显示屏。外接STM32GPIO口PA8为DQ数据接收口，并通过5.0V强上拉一个5.0KΩ电阻，确保单总线上不会因为DS18B20挂载数量问题而导致数据线上电流达不到所需最小值1mA。因为需要100米长距离信号传输，加之海洋条件下复杂环境的影响，所以对于传感器选用的是数字型温度传感器DS18B20。DS18B20测温范围广：-55℃～+125℃，工作电压低：3.0～5.5V/DC，结构简单在使用中不需要任何外围元件，数字信号传输畸变误差小测量结果以9～12位数字量方式串行传送。